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Astrónomos descubren un punto caliente orbitando el centro de la Vía Láctea

Los astrónomos han detectado signos de un “punto caliente” que orbita Sagitario A*, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia.

Aquí vemos una imagen fija del agujero negro supermasivo Sagitario A*, tal y como lo ve la Colaboración de Horizonte de Sucesos (EHT, Event Horizon Collaboration), junto a una ilustración que indica dónde el modelado de los datos de ALMA predice el punto caliente y su órbita alrededor del agujero negro. Crédito: EHT Collaboration, ESO/M. Kornmesser (Acknowledgment: M. Wielgus)


Los astrónomos han detectado signos de un “punto caliente” que orbita Sagitario A*, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia, utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA ). El hallazgo nos ayuda a comprender mejor el entorno enigmático y dinámico de nuestro agujero negro supermasivo.

“Creemos que estamos viendo una burbuja de gas caliente que se desplaza alrededor de Sagitario A* en una órbita de tamaño similar a la del planeta Mercurio, pero que completa un ciclo en unos 70 minutos. ¡Esto requiere una velocidad alucinante de aproximadamente el 30% de la velocidad de la luz! dice Maciek Wielgus del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania. Dirigió el estudio que se publicó hoy (22 de septiembre de 2022) en la revista Astronomy & Astrophysics.


Las observaciones se realizaron con ALMA en los Andes chilenos, durante una campaña de la Colaboración Event Horizon Telescope (EHT) para obtener imágenes de agujeros negros. ALMA es un radiotelescopio propiedad del Observatorio Europeo Austral (ESO) . En abril de 2017, el EHT unió ocho radiotelescopios existentes en todo el mundo, incluido ALMA, lo que dio como resultado la primera imagen de Sagitario A* recientemente publicada. Para calibrar los datos de EHT, Wielgus y sus colegas, que son miembros de la Colaboración EHT, utilizaron datos de ALMA registrados simultáneamente con las observaciones de EHT de Sagittarius A*. Para sorpresa del equipo de investigación, hubo más pistas sobre la naturaleza del agujero negro ocultas en las mediciones realizadas únicamente con ALMA.


Usando ALMA, los astrónomos han encontrado una burbuja de gas caliente que gira alrededor de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia, al 30% de la velocidad de la luz. Crédito: EHT Collaboration, ESO/L. Calçada (Acknowledgment: M. Wielgus)


Por casualidad, algunas de las observaciones se realizaron poco después de que se emitiera un estallido o destello de energía de rayos X desde el centro de nuestra galaxia, que fue detectado por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Se cree que este tipo de destellos, observados previamente con telescopios de rayos X e infrarrojos, están asociados con los llamados “puntos calientes”, burbujas de gas caliente que orbitan muy rápido y cerca del agujero negro.

“Lo que es realmente nuevo e interesante es que tales erupciones hasta ahora solo estaban claramente presentes en las observaciones de rayos X e infrarrojos de Sagittarius A*. Aquí vemos por primera vez una indicación muy fuerte de que los puntos calientes en órbita también están presentes en las observaciones de radio”, dice Wielgus, quien también está afiliado al Centro Astronómico Nicolaus Copernicus, en Varsovia, Polonia, y la Iniciativa Black Hole en la Universidad de Harvard EE.UU.


“Quizás estos puntos calientes detectados en longitudes de onda infrarrojas son una manifestación del mismo fenómeno físico: a medida que los puntos calientes que emiten infrarrojos se enfrían, se vuelven visibles en longitudes de onda más largas, como las observadas por ALMA y el EHT”, agrega Jesse Vos. Es estudiante de doctorado en la Universidad de Radboud, Países Bajos, y también participó en este estudio.

Durante mucho tiempo se pensó que las llamaradas se originaban a partir de interacciones magnéticas en el gas muy caliente que orbitaba muy cerca de Sagitario A*, y los nuevos hallazgos respaldan esta idea. “Ahora encontramos una fuerte evidencia de un origen magnético de estas llamaradas y nuestras observaciones nos dan una pista sobre la geometría del proceso. Los nuevos datos son extremadamente útiles para construir una interpretación teórica de estos eventos”, dice la coautora Monika Moscibrodzka de la Universidad de Radboud.

Esta es la primera imagen de Sgr A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Es la primera evidencia visual directa de la presencia de este agujero negro. Fue capturado por el Event Horizon Telescope (EHT), una matriz que unió ocho observatorios de radio existentes en todo el planeta para formar un solo telescopio virtual “del tamaño de la Tierra”. El telescopio lleva el nombre del horizonte de sucesos, el límite del agujero negro más allá del cual no puede escapar la luz. Crédito: Colaboración EHT

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ALMA permite a los astrónomos estudiar la emisión de radio polarizada de Sagitario A*, que puede usarse para revelar el campo magnético del agujero negro. El equipo usó estas observaciones junto con modelos teóricos para aprender más sobre la formación del punto caliente y el entorno en el que está incrustado, incluido el campo magnético alrededor de Sagittarius A*. Su investigación proporciona restricciones más fuertes sobre la forma de este campo magnético que las observaciones anteriores, lo que ayuda a los astrónomos a descubrir la naturaleza de nuestro agujero negro y sus alrededores.

Esta imagen muestra el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mirando hacia la Vía Láctea, así como la ubicación de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en nuestro centro galáctico. Resaltada en el recuadro está la imagen de Sagitario A* tomada por Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration. Ubicado en el desierto de Atacama en Chile, ALMA es el más sensible de todos los observatorios del conjunto EHT, y ESO es copropietario de ALMA en nombre de sus Estados miembros europeos. Crédito: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), Colaboración EHT

Las observaciones confirman algunos de los descubrimientos anteriores realizados por el instrumento GRAVITY del Very Large Telescope (VLT) de ESO, que observa en el infrarrojo. Los datos de GRAVITY y ALMA sugieren que la llamarada se origina en una acumulación de gas que gira alrededor del agujero negro a aproximadamente un 30 % de la velocidad de la luz en el sentido de las agujas del reloj en el cielo, con la órbita del punto caliente casi de frente.

“En el futuro, deberíamos ser capaces de rastrear los puntos calientes a lo largo de las frecuencias utilizando observaciones coordinadas de múltiples longitudes de onda con GRAVITY y ALMA; el éxito de tal esfuerzo sería un verdadero hito para nuestra comprensión de la física de las erupciones en el centro galáctico” dice Ivan Marti-Vidal de la Universidad de València en España, coautor del estudio.

Vista de campo amplio del centro de la Vía Láctea. Esta vista de campo amplio en luz visible muestra las ricas nubes de estrellas en la constelación de Sagitario (el Arquero) en la dirección del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La imagen completa está llena de una gran cantidad de estrellas, pero muchas más permanecen ocultas detrás de nubes de polvo y solo se revelan en imágenes infrarrojas. Esta vista se creó a partir de fotografías en luz roja y azul y forma parte del Digitized Sky Survey 2. El campo de visión es de aproximadamente 3,5 grados x 3,6 grados. Crédito: ESO y Digitized Sky Survey 2. Reconocimiento: Davide De Martin y S. Guisard (www.eso.org/~sguisard)

El equipo también espera poder observar directamente los cúmulos de gas en órbita con el EHT, para sondear cada vez más cerca del agujero negro y aprender más sobre él. “Con suerte, algún día, nos sentiremos cómodos diciendo que ‘sabemos’ lo que está pasando en Sagitario A*”, concluye Wielgus.

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